液压系统目前已经广泛应用于部队武器装备、民用设备、航空航天等领域中,液压系统的故障机理分析、状态监测与故障诊断技术也日趋成熟。但是,对液压系统分析、监测与诊断技术需要到工程实践中进行可靠性检验,一般检验周期长,成本高。多功能液压试验台能模拟液压系统常见故障,加速设备运行,缩短检验周期,降低成本,缩短诊断理论、技术到工程应用转化时间。下面经实验,多功能试验台运行可靠、稳定,能全面模拟液压系统、液压元件特别是液压泵、液压缸的故障,并可运用嵌入在试验台中多种传感器实现多源信息采集,能有效地为液压系统的状态监测与故障诊断技术的研究提供科学实验基础和科学的数据、信息依据。

多功能液压试验台组成与特点

多功能液压试验台能全面模拟液压系统常见的各类故障,并可运用嵌入在其中的加速度、压力、流量、温度、液位、污染度、位移等多种传感器检测液压系统在正常或异常状态下的各种信息,可为液压系统、元件的故障机理分析、状态监测及故障诊断技术积累信息,提供数据。

1)多功能液压试验台组成

多功能液压试验台的原理如图1所示,部分元件结构如图2所示。试验台液压泵4由75 kW交流电动机驱动。溢流阀7 为安全阀, 8、11为二级调压阀,调节试验台最高工作压力。电磁换向阀12、单向节流阀13、14,节流阀17、18、19、液压缸20、溢流阀23构成液

压缸故障模拟系统,流量计15、16、21,压力传感器31、33、34构成液压缸测试系统。电磁换向阀25和溢流阀28模拟溢流阀和电磁阀工作。

2）多功能液压试验台特点

多功能液压试验台工作最高压力24 MPa,系统最大流量为91 L /min,能够完全模拟工程机械、武器装备液压系统、元件(尤其是液压泵和液压缸)故障;采用背压方式产生液压缸工作负载,降低了成本;系统采用模块化设计,可扩展性强,系统维护简单。

多功能液压试验台功能

多功能液压试验台用来模拟液压系统及液压元件在工作中发生的常见故障,并对其运行的状态信息、故障征兆进行检测。具体功能为: ①液压泵故障模拟与检测; ②液压缸故障模拟与检测; ③溢流阀和电磁阀检测; ④液压元件、系统故障加速。

1）液压泵故障模拟与检测

液压泵常见故障为磨损和气穴,齿轮泵是最常见的液压泵,本文以齿轮泵为例研究液压泵故障模拟与检测。齿轮泵磨损又分为齿轮磨损和侧板磨损。齿轮磨损故障设置是通过人工打磨主动齿轮上轮齿的啮合面,使其啮合曲线失形,人工模拟磨损,如图3a所示。侧板磨损故障设置是根据齿轮泵的出油口工作压力高,磨损概率大的特点,人工打磨侧板靠近出油口端的端面,形成侧板偏磨的故障,如图3b所示。气穴故障设置是通过调整多功能液压试验台中的节流阀3 (图1) ,使其开口度变小,并将齿轮泵进油口拧松,造成进油口吸入空气,形成气穴。

液压泵故障检测过程:截止阀24、27关闭,电磁换向阀12位于中位,液压试验台工作在液压泵的检测状态。电机开启后,泵工作,油液从油箱1、截止阀2、节流阀3进入液压泵4,经流量计6、溢流阀7和8、流量计9、滤油器10回油箱。溢流阀8、11调节液压泵的工作压力。液压泵的状态信息由粘接在液压泵的多路振动传感器(如图4) 、转速计29、流量计6、9、压力传感器35、油箱中的液位、温度等传感器获取。

2）液压缸故障模拟与检测

液压缸检测过程:截止阀24、27关闭,液压试验台工作在液压缸检测状态。液压缸正向行程时,电磁换向阀12工作在右位,油液从油箱1、截止阀2、节流阀3、液压泵4、流量计6经过电磁换向阀12右位进入单向节流阀13、流量计15进入液压缸的无杆腔,有杆腔的油液经过流量计16、单向节流阀14、电磁换向阀12的左位、流量计21、溢流阀23、过滤器10回油箱。反向行程时,电磁换向阀工作在左位,油液流向相反。调节溢流阀23,液压缸产生不同的背压,模拟液压缸的工作负载,测试液压缸不同负载下的动态特性曲线,研究液压缸的运行规律。

液压缸泄漏故障模拟由节流截止阀17、18、19实现。调节节流截止阀17开口度模拟液压缸的内泄漏,调节节流截止阀18、19开口度模拟液压缸二腔的外泄漏。液压缸爬行通过增加负载和泄漏实现。

3）溢流阀检测

电磁换向阀12位于中位,截止阀24、27开启,液压试验台工作在溢流阀、电磁阀检测状态。电磁阀25控制溢流阀工作状态,通过不断更改电磁阀25工作状态,检测溢流阀和电磁阀性能。

4）故障加速

在对液压系统进行状态监测与故障诊断时,往往需要监测系统从正常到异常故障状态的运行过程。如系统正常磨损运行,监测时间长,成本高。在液压试验台液压油中加入少量水、固体颗粒物可以加速系统磨损,缩短监测时间。液压油中水、颗粒污染一方面由嵌入在液压试验台污染度传感器检测,另一方面通过定期抽取回路液压油油样,由润滑油液检测实验室分析

污染情况、设备磨损状态并监测系统运行。

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